霍爾錨性能分析及改進設計.pdf

1、霍爾錨是普通無桿錨，其抓力是自身重量的3到5倍，由于出色的性能被廣泛應用于船舶首錨。船舶在停靠時，需要將船錨拋入水中，以穩(wěn)定船舶，因此船錨的性能直接影響到船舶的安全?；魻栧^應用廣泛，其性能好壞與船舶安全息息相關(guān)。本文旨在對經(jīng)典霍爾錨的強度、疲勞等性能等進行全面了解，并在仿生設計思想的指導下，針對經(jīng)典霍爾錨的缺點進行優(yōu)化設計，并將設計結(jié)果的強度、疲勞等與經(jīng)典霍爾錨進行對比分析，最后對設計結(jié)果進行鑄造仿真分析，為發(fā)展錨類優(yōu)化設計具有重要意義

2、。本文主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）基于abaqus有限元分析軟件，和femfat疲勞分析軟件對霍爾錨有限元模型進行強度分析和疲勞特性分析。結(jié)果表明，霍爾錨的強度和疲勞特性均滿足近代船舶的使用要求。
　　（2）基于CEL耦合方法，并利用abaqus軟件對霍爾錨在軟土條件下的拉錨抓力和拔錨抓力進行仿真計算，并結(jié)合理論計算方法，將仿真結(jié)果和理論計算結(jié)果進行對比分析。結(jié)果表明，霍爾錨在軟土條件下的拉錨抓力是自身重量的5倍左右，但是

3、抓力劇烈波動，需要進一步優(yōu)化；拉錨初期形成的凹坑易造成走錨，此時間段內(nèi)拉錨時應控制拉錨速度，降低拉錨力度；霍爾錨軟土條件下的拔錨抓力在理論解值上下波動，更能反映拔錨時的真實情況。
　　（3）針對霍爾錨錨冠面積過大，在錨繼續(xù)深入泥土中起阻礙作用的缺點，結(jié)合船錨經(jīng)典結(jié)構(gòu)及其作用，并參考孔鰩噬土的生物學特性，對霍爾錨開展仿生改進設計，并將設計結(jié)構(gòu)的強度、疲勞等性能與經(jīng)典霍爾錨進行對比分析。結(jié)果表明，仿生設計結(jié)果的強度和疲勞特性優(yōu)于經(jīng)典結(jié)

4、構(gòu)，仿生設計結(jié)果拉錨抓力的平穩(wěn)性優(yōu)于經(jīng)典結(jié)構(gòu)，且拔錨抓力的特性也優(yōu)于經(jīng)典結(jié)構(gòu)。
　　（4）基于magma鑄造仿真軟件，結(jié)合霍爾錨現(xiàn)有鑄造工藝，對仿孔鰩型霍爾錨進行鑄造仿真分析，并基于鑄造仿真結(jié)果對現(xiàn)有鑄造工藝進行優(yōu)化，最后將鑄造工藝優(yōu)化前后的仿真結(jié)果進行對比分析。結(jié)果表明，仿孔鰩型霍爾錨的澆注系統(tǒng)應該包含兩個入料口，并呈對稱分布；在錨冠部位的薄壁處應該添加內(nèi)澆道，以防止填充不滿的現(xiàn)象；錨爪兩側(cè)的平衡翼不應與錨爪一起鑄造，應在鑄造完